Kako djeluje anemometar?

Iako nešto neugodne riječi,anemometarodnosi se na jednostavan, ali iznenađujuće svestran instrument koji se nalazi na najosnovnijim meteorološkim postajama širom svijeta. Prijevod s grčkog je jednostavan: "anem-" je korijen "vjetra" i "metra", što znači (općenito, ne kao količina) "mjera".

Kad pomislite na samu riječ "vrijeme", osim ako ne živite u svemiru, gotovo sigurno vam padne na pamet jedna od prvih riječi ili osjetilnih slikavjetar,fenomen koji može nanijeti katastrofalnu štetu, a ipak ostaje dragocjeni dio gotovo svih životno iskustvo, ako će biti hrpe poezije i književnosti koje istražuju domete fenomena pouzdan.

Iz sigurnosnih razloga, rekreacijskog planiranja i puke znatiželje, znajući brzinu vremena u bilo kojem trenutku - ili barem smjer u kojem puše ako iz nekog razloga ne možete izaći vani kako biste to otkrili vlastitim osjetilima - korisne su informacije u vašem području ili na mjestu na koje uskoro namjeravate putovati doista. U tu svrhu dostupno je mnogo različitih vrsta anemometra, od kojih se neki oslanjaju na posebno pametne metode za neizravno mjerenje brzine vjetra.

Malo dijete je reklo da se Zemlja na svom ekvatoru vrti oko 1.000 milja na sat i oko 800 milja na sat na 40 stupnjeva širine (oko gdje je većina američke populacije usredotočena), mogli bi pretpostaviti da vjetar dolazi od jednostavnog bičevanja oko objekta naizgled nemoguće brzinama. Iako ovo ima intuitivnog smisla, stvarna je slika znatno složenija, ali također nudi vrijedne pouke o vremenskim pojavama povezanim sa, ali neovisno o samom vjetru.

Sunce je krajnji izvor energije za mnoge procese na Zemlji, a vjetar nije iznimka. Vjetar je uglavnom rezultat različitih dijelova Zemljine površine koji apsorbiraju različite količine topline od sunca. Ta se energija izražava kao prolaz vjetrakonvekcija,prijenos topline kretanjem u tekućini. Vrući zrak ima tendenciju porasta dok hladniji zrak tone, postavljajući stalno rotirajuće izmjene zraka između susjednih područja zraka s različitim temperaturama.

Vjetar kruži oko svijeta u poznatim "potocima" koji su poput poznatih rijeka zraka: mlazni potoci, pasati, polarni mlazovi. Vjetrovi su kategorizirani na temelju njihovih specifičnih izvora podrijetlageostrofski vjetrovi, termalni vjetroviiligradijent vjetra​.

Zrak ima masu, pa je moguće izračunati kinetičku energiju zraka u pokretu kao i bilo koji drugi objekt. Jednadžba zakinetička energijaje KE = (1/2) mv² gdjev= brzina. (Brzina vjetra je rijetko konstantna dugo, pa se brzina vjetra obično prosječuje u kratkim vremenskim razdobljima kako bi se generirali značajni podaci.)

Masa određenog volumena zraka njegova je gustoća pomnožena s volumenom ili ρV. Ali s vjetromvlast,ili energije po jedinici vremena, zanimljiva varijabla je "protok mase vjetra" ili koliko zraka struji po površini presjeka A turbine (često krug). Thejednadžba za snagu vjetraispada

što znači da se snaga povećava s kockom brzine vjetra. To znači da vjetar od 30 MPH osigurava 10³ = ​tisuću putasnage koliko i vjetar od 10 MPH!

• Što se tiče anemometra, brzina vjetra je obično u miljama na sat (mi / h ili u svakodnevnom govoru, MPH) ili kilometrima na sat, iako bi SI jedinice bile metri u sekundi (m / s). Ako ste zainteresirani za brzu pretvorbu iz MPH u m / s, podijelite s otprilike dvije i četvrtinom:

Već znate što je "anemometar". Ali na granuliranoj razini, kakve uređaje ljudi mjere brzinu vjetra?

• ​Šalice i elise:Ovo je najčešće korištena vrsta anemometra i jednostavna je za izradu. Problemi se mogu pojaviti s malom brzinom vjetra i s ledenom kišom.
• ​Pitot cijev:Oni se koriste u zrakoplovima i u "vjetrovnim tunelima" u laboratorijima.
• ​Povucite cilindar ili kuglu:Oni nisu uobičajeni, ali spominjanje medvjeda.
• ​Anemometar za rasipanje:To su posebno robusne verzije.
• ​Anemometar brzine zvuka:Oni su skupi i nisu za kućanstvo, ali su brzi i pouzdani.
  

Ponekad je glavna briga smjer vjetra, a brzina je manje važna. Imajući ovo na umu, zračne luke imaju čarape za vjetar koje puno govore o vremenu koje će se uskoro dogoditi. Na primjer, vjetar sa sjeverozapada (sjeverozapadnjak) obično znači hladnije i sušnije vrijeme, dok jugoistočni vjetar često donosi topliji i vlažniji zrak.

Thečaša i propelerstil anemometra je, kao što je navedeno, najčešći tip; slučajno je lako objasniti njegovo djelovanje. Kako vjetar vrti krak propelera, čaše koje "hvataju" vjetar vrte se kroz krug poznatog radijusa (2 puta π puta duljine kraka vijka ili opsega) u poznato vrijeme, jer su zavojnice središnje šipke brojao. Ukupna udaljenost (broj okretaja puta opseg) podijeljena s vremenom je brzina vjetra.

Druge vrste anemometra određuju brzinu vjetra na više uključenih načina. Aanemometar s vrućom žicomkoristi činjenicu da će se kada zrak prelazi preko predmeta zagrijanog na temperaturu topliju od zraka, objekt hladiti kako se toplina uklanja konvekcijom.

U vrućemjernom anemometru metalna žica koja je električno zagrijana izložena je vjetru, dok se snaga povećava ili smanjuje kako bi se temperatura na vrhu žice održala konstantnom. Dakle, što je veća brzina vjetra, to je veća snaga potrebna za održavanje toplinske ravnoteže.

Mjerenje tlaka zraka - koji se sam mjeri instrumentom nazvanim abarometar- može se koristiti i za izračunavanje brzine vjetra. Primjerice, anemometar za cijev mjeri tlak zraka unutar staklene cijevi koja je otvorena samo na jednom kraju. Brzina vjetra može se izračunati iz razlike u tlaku između unutarnje i vanjske strane cijevi.

• Ako se želite okušati u izradi vlastitog anemometra od običnih predmeta, primjer kako to učiniti nalazi se u Resursima.

U trkačkim disciplinama na međunarodnim natjecateljskim stazama na otvorenom, gdje se trkači kreću u jednom mrežnom smjeru, vjetar može pomoći (ili ometati) natjecatelje i postići vrhunska vremena. Iz tog razloga, anemometar se postavlja uz rub pruge tijekom tih događaja. Najveća dopuštena neto brzina vjetra u smjeru trkača za postavljanje novih rekorda je 2,0 m / s, pa ako mjerač vjetra očita iznad ove vrijednosti bilo kad tijekom utrke, oznaka ne ispunjava uvjete za bilježenje svrhe.

Iz prethodnog odjeljka znate da je brzina vjetra u miljama na sat (MPH) nešto više od dvostruke vrijednosti u m / s. Stoga je vjetar od 5 milja u sat, što bi se prema svakodnevnim standardima smatralo prilično skromnim, dovoljan da pruži dovoljno poticaja da bi se dao znak izvan područja "istinskog" ljudskog postignuća. Kada završite samo 0,01 sekunde brže nego što je itko ikad trčao u utrci koja traje manje od 10 sekundi, svaki je faktor presudan. Sad zamislite stazu bez moderne opreme za mjerenje vremena, a kamoli anemometra!